水素と酸素から水を作る方法
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水は通称 一酸化二水素 またはH2O. 分子は、その元素、水素、酸素からの合成反応を含む多くの化学反応から生成されます。反応のバランスの取れた化学式は次のとおりです。
2時間2+おお2→ 2H2〇
水の作り方
理論的には、水を作るのは簡単です 水素ガス そして酸素ガス。 2 つのガスを混合し、火花または十分な熱を加えて反応を開始するための活性化エネルギーを提供し、すぐに水を注ぎます。ただし、2 つのガスを室温で混合するだけでは、空気中の水素分子と酸素分子が自発的に水を形成しないのと同じように、何も起こりません。
Hを保持している共有結合を切断するには、エネルギーを供給する必要があります2とO2一緒に分子。水素陽イオンと酸素陰イオンは、電気陰性度の違いにより、互いに自由に反応します。化学結合が再形成されて水になると、追加のエネルギーが放出され、反応が伝播します。正味の反応は 非常に発熱 、熱の放出を伴う反応を意味します。
2 つのデモンストレーション
一般的な化学のデモンストレーションの 1 つは、小さな気球に水素と酸素を充填し、離れたところから安全シールドの後ろから燃えている添え木で気球に触れることです。より安全なバリエーションは、風船に水素ガスを充填し、空気中で風船に点火することです.空気中の限られた酸素は反応して水を形成しますが、より制御された反応です。
さらに別の簡単なデモンストレーションは、水素を石鹸水に泡立てて水素ガスの泡を形成することです。気泡は空気より軽いので浮きます。メータースティックの端にある柄の長いライターまたは燃える添え木を使用して、それらに火をつけて水を生成することができます.圧縮ガスタンクから、または いくつかの化学反応のいずれか (例えば、酸と金属の反応)。
どのような反応をするにしても、耳の保護具を着用し、反応から安全な距離を保つことが最善です.何が期待できるかを知るために、小さく始めてください。
反応を理解する
フランスの化学者 アントワーヌ・ローラン・ラヴォアジエ 酸素との反応に基づいて、ギリシャ語で「水を形成する」ことを意味する水素と名付けられました.ラヴォアジエが名付けた別の元素は、「酸生産者」を意味します. Lavoisier は燃焼反応に魅了されました。彼は、水素と酸素から水を生成する装置を考案し、反応を観察しました。基本的に、彼のセットアップでは 2 つのベル ジャー (1 つは水素用、もう 1 つは酸素用) を使用し、別の容器に供給しました。火花機構が反応を開始し、水を形成した。
一度に大量の水を生成しようとしないように、酸素と水素の流量を注意深く制御する限り、同じ方法で装置を構築できます。また、耐熱性と耐衝撃性の容器を使用する必要があります。
酸素の役割
当時の他の科学者は水素と酸素から水を生成するプロセスに精通していましたが、ラヴォアジエは燃焼における酸素の役割を発見しました。彼の研究は最終的に、火のような元素が フロギストン 燃焼中に物質から放出されました。
Lavoisier は、ガスが燃焼するには質量が必要であり、質量は反応後に保存されることを示しました。水素と酸素を反応させて水を生成することは、水のほとんどすべての質量が酸素に由来するため、研究するのに優れた酸化反応でした.
なぜ私たちはただ水を作ることができないのですか?
あ 国連による2006年の報告 は、地球上の 20% の人々が清潔な飲料水を利用できないと推定しています。水を浄化したり、海水を淡水化したりするのが非常に難しい場合、なぜ私たちがその要素から水を作らないのか疑問に思うかもしれません.理由？一言で言えば、ブーム！
水素と酸素の反応は、基本的には水素ガスを燃焼させることですが、空気中の限られた量の酸素を使用するのではなく、火に火をつけているのです。燃焼中、酸素が分子に付加され、この反応で水が生成されます。燃焼はまた、多くのエネルギーを放出します。熱と光が急速に生成されるため、衝撃波が外側に広がります。
基本的に、爆発があります。一度に作る水が多ければ多いほど、爆発は大きくなります。ロケットの打ち上げには有効ですが、それがひどく失敗したビデオを見たことがあるでしょう。ヒンデンブルグ爆発は、大量の水素と酸素が一緒になったときに起こる別の例です。
したがって、私たちは水素と酸素から水を作ることができます。化学者や教育者は、少量で水を作ることがよくあります。この方法を大規模に使用することは現実的ではありません。リスクがあるためです。また、反応に供給する水素と酸素を精製する方が、他の方法を使用して水を作る、汚染された水を精製する、または水蒸気を凝縮するよりもはるかに費用がかかるためです。空から。